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基于遗传算法的桁架形状优化及最小质量设计

南京工业大学学报（自然科学版） 2006年第6期28卷 32-36页

作者：陈芸南京工业大学建筑与城市规划学院江苏南京210009

在工程结构的优化设计中,应用遗传算法的基本原理,研究了离散设计变量全局寻优等传统优化方法难于解决的特殊问题。以平面桁架梁作为解析例,选取桁架的节点坐标和杆件的截面特征为设计参数,模拟遗传操作过程中的生物进化机制,对桁架的... 详细信息

在工程结构的优化设计中,应用遗传算法的基本原理,研究了离散设计变量全局寻优等传统优化方法难于解决的特殊问题。以平面桁架梁作为解析例,选取桁架的节点坐标和杆件的截面特征为设计参数,模拟遗传操作过程中的生物进化机制,对桁架的构成和形状的优化问题进行了解析。得到桁架在不同情况下的形状优化解,并使桁架质量趋于最小。研究结果验证了遗传算法在桁架的形状最优化和最小质量设计中应用的可行性。

关键词：遗传算法桁架优化最小质量

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科学家发现宇宙中最小质量恒星

科学之友 2017年第8期 4-4页

＂一闪一闪亮晶晶,满天都是小星星。＂这是每个人小时候几乎都会唱的儿歌。可是,宇宙中究竟哪一颗星最小？这个问题一直难以回答——直到最近,天文学家们宣布发现了宇宙中有记录以来最小质量的恒星,其大小仅仅与土星相当。这颗恒星编号... 详细信息

＂一闪一闪亮晶晶,满天都是小星星。＂这是每个人小时候几乎都会唱的儿歌。可是,宇宙中究竟哪一颗星最小？这个问题一直难以回答——直到最近,天文学家们宣布发现了宇宙中有记录以来最小质量的恒星,其大小仅仅与土星相当。这颗恒星编号为EBLM J0555-57Ab,距离地球大约600光年,位于银河系内部。

关键词：最小质量恒星宇宙科学家天文学家银河系星星小时

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双螺旋张拉整体球形着陆器设计与分析

双螺旋张拉整体球形着陆器设计与分析

作者：王学诗哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

集着陆及巡视功能一体的着陆器是未来深空探测的重要研究方向。双螺旋张拉整体(DHT)球形结构具有以下优势:1.轻量化的结构可大大降低发射成本;2.结构因柔性构件多且冗余度高使得减振能力好且安全性高;3.结构内部空间丰富可充分保护有效... 详细信息

集着陆及巡视功能一体的着陆器是未来深空探测的重要研究方向。双螺旋张拉整体(DHT)球形结构具有以下优势:1.轻量化的结构可大大降低发射成本;2.结构因柔性构件多且冗余度高使得减振能力好且安全性高;3.结构内部空间丰富可充分保护有效载荷;4.构件本身可作为作动器,进而易于集成翻滚功能等。因此DHT结构在行星探测领域将成为下一代着陆器设计的优质备选结构。论文对DHT球形着陆器的拓扑结构设计、最优复杂度、着陆碰撞动力学响应和构件尺寸设计等进行了理论分析与数值计算,且制作了实物模型进行了着陆碰撞测试,为该结构在工程实际应用方面提供了理论和技术参考。论文主要研究内容包括:1)DHT球形着陆器拓扑结构设计给出了有效载荷等效为节点的DHT着陆器拓扑结构,且有效载荷处于球心位置并与外部DHT球的所有节点以索相连。利用DHT内部基本单元、边界单元的构件连接关系,统一写成只与复杂度p,q相关的表达构件连接关系的连接矩阵C。采用参数化建模的方式,即给定任意的球径R、截取高度L、复杂度p,q,可得到位于球面上的节点坐标矩阵N和连接矩阵C。2)DHT球形结构的最优复杂度确定对DHT球形着陆器受的冲击载荷和因翻滚受的扭转载荷转化为静力学加载。利用张拉整体静力学方程计算的构件临界失效应力,将给定载荷和材料失效联系起来,从而把最小质量求解转换为静力学约束下的非线性优化问题。通过测试不同的载荷大小和构件材料,对最小质量影响因素进行总结。最后结合球形近似度高有利于结构翻滚的特点,提出了以质量最小和结构球形近似度高为最优复杂度的确定原则。3)DHT球形着陆器受地面作用的动力学研究对节点质量影响的质量矩阵和重力项进行修正,完备了张拉整体的非线性动力学方程。通过对地面进行弹簧阻尼模型假设,可给出地面对结构外力项的表达式,进行结构着陆碰撞仿真计算。通过碰撞动力学分析,可以获得有效载荷加速度和构件失效信息,从而进一步研究构件材料、半径、内部连接索刚度等结构参数对动力学响应的影响,由此归纳出DHT球形着陆器构件参数的设计方法。最后对DHT球结构施加地面摩擦力,测试了 DHT球进行地面翻滚的物理环境的合理性。4)结构的软件仿真与试验研究对给定的具体模型进行有限元软件静力学仿真,验证了最小质量基于静力学理论分析的合理性。给出了简化的DHT球体实物模型的制作方法,通过不同着陆高度和不同连接有效载荷的材质的着陆碰撞试验,分析了理论与试验的误差,为未来工程实物的研究测试提供参考。

关键词：双螺旋张拉整体球形着陆器着陆动力学最小质量构件尺寸设计

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固体运载火箭抗强电磁脉冲优化设计方法

宇航学报 2018年第10期39卷 1141-1147页

作者：龙中权赵民付继伟陈曦齐欢北京宇航系统工程研究所北京100076 中国运载火箭技术研究院北京100076

本文分析了火箭在飞行过程中的强电磁脉冲(EMP)环境,建立了箭上敏感设备受强电磁脉冲干扰的优化设计模型,包括传导干扰及辐射干扰两种设计模型。针对起飞质量对火箭总体参数设计的制约问题,以最小质量增量为目标函数,采用模拟退火(SA)算... 详细信息

本文分析了火箭在飞行过程中的强电磁脉冲(EMP)环境,建立了箭上敏感设备受强电磁脉冲干扰的优化设计模型,包括传导干扰及辐射干扰两种设计模型。针对起飞质量对火箭总体参数设计的制约问题,以最小质量增量为目标函数,采用模拟退火(SA)算法,对箭上典型电气系统抗强电磁脉冲防护进行优化设计研究,为箭上敏感设备抗强电磁脉冲指标与质量增量提供了平衡选取方法。优化结果表明,火箭在飞行过程中典型电气系统的抗强电磁脉冲性能指标达到要求的同时,实现了火箭质量增量最小的目标。

关键词：运载火箭强电磁脉冲传导干扰辐射干扰最小质量模拟退火算法

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基于可靠性的鱼雷壳体结构模糊优化设计

机械科学与技术 1998年第4期17卷 560-562页

作者：宋保维张宇文徐德民西北工业大学

将有关优化技术、可靠性理论和模糊数学有机地结合起来，提出了基于可靠性的鱼雷圆柱形壳体模糊优化设计方法。这种方法不但充分考虑了可靠性指标的要求，而且考虑有关设计参量和约束条件所具有的随机性和模糊性，从而使壳体设计结果更... 详细信息

将有关优化技术、可靠性理论和模糊数学有机地结合起来，提出了基于可靠性的鱼雷圆柱形壳体模糊优化设计方法。这种方法不但充分考虑了可靠性指标的要求，而且考虑有关设计参量和约束条件所具有的随机性和模糊性，从而使壳体设计结果更加符合实际。算例表明，本文方法比传统的鱼雷壳体设计方法能进一步减轻结构质量，这对提高鱼雷系统性能具有重要意义。

关键词：模糊优化可靠性鱼雷壳体最小质量

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残损航空器搬移拖车悬臂的拓扑优化

计算力学学报 2018年第1期35卷 21-27页

作者：洪振宇刘嘉田炜中国民航大学航空工程学院天津300300

首先,采用导重准则法对在固定载荷下以位移为约束的拓扑优化问题进行计算,运用一种新的插值模型推导了在单工况作用下的最小质量拓扑优化迭代算法,并通过一个算例验证了该算法的可行性。然后,将该算法应用于残损航空器搬移拖车悬臂的拓... 详细信息

首先,采用导重准则法对在固定载荷下以位移为约束的拓扑优化问题进行计算,运用一种新的插值模型推导了在单工况作用下的最小质量拓扑优化迭代算法,并通过一个算例验证了该算法的可行性。然后,将该算法应用于残损航空器搬移拖车悬臂的拓扑优化设计中,将由此获得的悬臂的拓扑形貌与结构优化软件Optistruct得到的拓扑结果进行对比。结果表明,二者的迭代速度差别不大,且导重准则法的优化效果更好。作为概念设计,所得的拓扑形貌为以后悬臂结构的优化设计提供了有效参考。

关键词：导重准则结构优化悬臂拓扑最小质量